CAN網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗及終端阻抗

　　CAN網(wǎng)絡(luò)阻抗

　　問題的開始是由CAN網(wǎng)絡(luò)開始的，如下圖是一個CAN的網(wǎng)絡(luò)的基本模型，兩端是120歐姆的電阻，

　　can網(wǎng)絡(luò)用的線材的特性阻抗是也是120歐姆的，下面有幾個問題分別拆分來說明。

　　1.為什么要用120歐姆的終端阻抗？

　　首先CAN網(wǎng)絡(luò)里用到傳輸線，線材的特性阻抗為120歐姆。關(guān)于這跟線下面的問題來討論，另外要說明的是在CAN網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備，即CAN收發(fā)器，這種器件的輸出阻抗很低，輸入阻抗是比較高的，可以見TJA1050的框圖，也就是說在傳輸線上120歐姆的特性阻抗傳輸?shù)男盘柾蝗坏搅艘粋€阻抗很高的地方，可以理解為斷路，這樣會產(chǎn)生很高的信號反射，影響CAN收發(fā)器對電平的采樣，造成信息的誤讀。如果在CANH和CANL之間加上一個120歐姆的電阻即終端電阻，因為這個電阻和線纜特性阻抗相同，同時這個遠小于CAN收發(fā)器輸出阻抗的電阻和CAN收發(fā)器并聯(lián)在一起，電流自然更多的從阻抗小的地方流過，這樣從特征阻抗120歐姆的線纜上流道120歐姆的電阻上，他們之間阻抗接近，他們的信號反射就要小很多，可以有效的保證信號完整性。同時這個電阻也不會影響信號本身如下圖，例如在一個容錯CAN網(wǎng)絡(luò)里，CANH=3.5v，CANL=0.5v的時候為顯性，CANH=CANL=2.5v的時候為隱形，在顯性位的時候終端電阻兩端分別為3.5v和1.5v，一個CAN收發(fā)器為輸出端一個CAN收發(fā)器為接收端，輸出端在輸出電壓，保持CANH和 CANL的電壓為 3.5v和1.5v不變，他們之間的電壓差將產(chǎn)生電流由終端電阻消耗掉，接受端的CANH和CANL可以準確的采樣到3.5v和1.5v的電壓值，同理在隱形位的時候終端電阻也是不影響CAN網(wǎng)絡(luò)的信號但是達到了阻抗匹配的作用。

　　2.CAN網(wǎng)絡(luò)使用的120歐姆特性阻抗的線材，對線材的特性阻抗如何定義？

　　特性阻抗是對一種材質(zhì)我們這里說的是線材，由于本身的粗細，大小等因素決定的特定的特征。一根導(dǎo)線或者同軸電纜它的特性阻抗是不隨著長度以及傳輸信號的頻率變化而變化（頻率不同會有一定的不同，但是非常小，理論上認為不隨頻率變化），同時特性阻抗也是有其體現(xiàn)條件的，在直流狀態(tài)下，如用萬用表測量一節(jié)導(dǎo)線的阻抗，得到的結(jié)果應(yīng)該是Z=0歐姆。但是這跟導(dǎo)線的標示的特性阻抗卻是50歐姆。所謂的50歐姆的特性阻抗，它的50歐姆阻抗體現(xiàn)在高頻信號傳輸過程中。由以下公式體現(xiàn)，見下圖：

　　其中

　　R=該導(dǎo)體材質(zhì)（在直流情況下）一個單位長度的電阻率，歐姆

　　G=單位長度的旁路電導(dǎo)系數(shù)（絕緣層的導(dǎo)電系數(shù)），歐姆

　　j=只是個符號，指明本項有一個+90‘的相位角（虛數(shù)）

　　π=3.1416

　　L=單位長度電纜的電感量

　　c=單位長度電纜的電容量

　　在直流的條件下，公式中的R和G可以忽略不計，公式可以簡化為求L/C的方根，如果這個導(dǎo)線很短，L應(yīng)該是很趨近與0的，故最終得到的值也是0，如果這個線很長，則L就不能忽視了，用萬用表測量也可以看到有一定的阻值。

　　在高頻的信號傳輸?shù)倪^程中，R和G就不能忽視了，而且在交流信號的上升過程和下降過程，在導(dǎo)線的電感和電容作用下導(dǎo)線的阻抗就體現(xiàn)出來了。